Tata Surya
I.
Pengertian Tata Surya Tata surya adalah suatu kelompok benda antariksa yang berpusat pada
matahari dan bergerak mengedari matahari. Tata surya dapat diartikan sebagai “keluarga matahari”. Anggota tata surya terdiri atas 9 planet, asteroid, komet, dan meteorid. Anggota tata surya tersebar di sekitar matahari dan beredar mengelilingi matahari dengan arah yang sama. Beredar artinya sama dengan mengorbit dan lintasan peredaran disebut lintasan orbit. Pada waktu mengedari matahari di lintasan orbitnya, setiap anggota tata surya pada satu waktu berada dekat dengan matahari dan pada lain waktu akan jauh dari matahari. Titik atau tempat pada lintasan orbit yang terdekat dengan matahari disebut titik perihelion. Titik yang terjauh dari matahari disebut titik aphelion. a)
Planet Planet adalah bintang berpindah atau pengembara dan letak planet berubah-
ubah, karena planet bergerak mengedari matahari. Planet tidak dapat memancarkan cahaya seperti matahari dan bintang. Cahaya yang dipancarkan planet berasal dari cahaya matahari yang dipantulkannya, sehingga pada malam hari planet dapat dilihat dengan mata telanjang karena tampak terang seperti bintang. Setiap planet mempunyai lintasan orbitnya sendiri-sendiri. Lintasan orbit planet hampir berbentuk lingkaran. Pada awal abad ke-17 Johanes Kepler (1571-1630) membuktikan bahwa lintasan orbit planet-planet berbentuk elips (lonjong) dan matahari berada di salah satu titik fokus elips.
Susunan 9 buah planet dalam tata surya, mulai dari yang jaraknya paling dekat dengan matahari adalah Merkurius, Venus, Bumi, Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, dan Pluto. Berdasarkan jaraknya dengan matahari, Merkurius dan Venus disebut planet dalam atau planet inferior, sedangkan Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Pluto di sebut planet luar atau planet superior. Kedua kelompok ini dipisahkan oleh bumi (bumi sebagai pembatas). Para astronom juga mengelompokkan planet-planet ukuran dan komposisi bahan penyusunnya yaitu,
1) Planet teresterial atau planet bumi, adalah
planet-planet yang ukuran atau komposisi penyusunnya (batuan) mirip dengan Bumi. Anggotanya adalah Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars, 2) Planet jovian atau planet raksasa, adalah planet-planet yang ukurannya besar dan komposisi penyusunnya mirip Yupiter, yaitu terdiri dari sebagian es dan gas hidrogen. Anggotannya adalah Yupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Pluto tidak mirip dengan Bumi atau Yupiter, sehingga astronom telah mengusulkan agar Pluto dikelompokkan sebagai sebuah asteroid (planet kecil). Periode revolusi dan periode rotasi Selain bergerak mengelilingi matahari, kesembilan planet juga berputar pada porosnya atau berotasi. Arah sumbu pada porosnya berbeda-beda, tetapi hampir semuannya berputar ke arah yang sama. Gerak rotasi planet menentukan pergantian siang dan malam pada permukaan planet. Gerak sebuah planet dalam orbitnya mengitari matahari disebut revolusi, sedang perputaran planet mengitari porosnya sendiri disebut rotasi. Periode revolusi adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah planet untuk beredar satu kali mengitari matahari. Untuk Bumi
periode revolusi didefinisikan satu tahun. Periode rotasi adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah planet untuk berputar satu kali mengitari porosnya sendiri. Untuk Bumi, periode rotasi didefinisikan satu hari. b)
Komet dan Asteroid
Asteroid Asteroid adalah planet-planet kecil yang beredar mengelilingi matahari. Asteroid (artinya “seperti bintang”) disebut juga planetoid (artinya “planet kecil”). Tempat peredaran asteroid menyebar di antara lintasan peredaran planet Mars dan Yupiter, dan membentuk sabuk yang bagian tengahnya berjarak lebih kurang 2.8 satuan astronomi (sa) dari matahari. Komet Komet mempunyai arti “si rambut panjang”. Di Indonesia, komet dikenal dengan sebutan bintang berekor, bintang sapu, atau bintang kemukus, karena sesuai dengan penampakannya. Komet mengedari matahari dengan lintasan peredaran bentuk elips yang pipih. Bagian-bagian sebuah komet adalah inti, koma, awan hidrogen dan ekor. Kita dapat melihat ekor komet, karena gas-gas dan debu yang diangkut oleh komet memantulkan cahaya matahari, dan sebagian gas-gas, debu menyerap sinar ultraviolet dan mengeluarkannya dalam bentuk cahaya tampak. Dengan demikian ekor komet adalah gas bercahaya yang terbentuk ketika komet lewat di dekat matahari. Komet tampak paling terang dengan ekor paling panjang ketika berada di titik terdekat (titik perihelium) dari matahari. Setelah mencapai perihelium, komet
bergerak menjauhi matahari. Dalam perjalanannya di ruang angkasa, komet kehilangan sebagian massanya sehingga ekornya semakin pendek dan memudar secara perlahan, akhirnya komet kehilangan sebagian massanya dan menghilang di angkasa (langit) sebagai bongkahan batuan komet. Tetapi bongkah batuan terus berlanjut mengitari matahari. Jadi, ekor komet berubah-ubah panjangnya sesuai dengan jaraknya dari matahari. Salah satu komet yang berukuran besar dan terkenal adalah komet Halley. Komet ini mengelilingi matahari 76 tahun sekali dan terakhir tampak dari bumi pada tahun 1986. Edmund Halley adalah orang pertama yang membuktikan bahwa komet beredar mengelilingi matahari seperti planet-planet dengan lintasan berupa elips yang sangat pipih. c)
Meteor dan Meteorit Di dalam ruang antarplanet, masih ada benda-benda kecil berupa
batu, khusunya di sepanjang lintasan bumi. Jumlahnya banyak serta bentuk dan ukurannya bermacam-macam. Bumi sering berpapasan dengan kelompokkelompok batu ini. Gaya tarik gravitasi bumi dapat membuat sebagian di antara batu-batu dalam suatu kelompok bergerak menuju ke permukaan bumi. Akibat gesekan udara di dalam atmosfer bumi terhadap batu, timbullah panas dan terjadilah api yang membakarnya. Cahaya api itulah yang disebut meteor. Batu-batu yang berada di luar atmosfer disebut meteoroid dan yang jatuh ke permukaan bumi disebut meteorit.
Kelompok-kelompok
meteoroid
yang
berpapasan
dengan
bumi
menimbulkan hujan meteor di bumi. Dalam satu tahun tercatat ada 20 kali hujan meteor di bumi. d)
Matahari sebagai bintang Benda yang memancarkan cahaya sendiri selain matahari adalah
bintang-bintang dan benda langit yang disebut nebula terang. Semua benda bercahaya itu terdiri dari gas yang sangat panas dengan temperatur lebih dari 2000 K. Bintang yang sangat panas ada yang bertemperatur di atas 50.000 K. Matahari lebih panas dari bintang yang paling dingin. Gas yang terdapat pada bintang-bintang kebanyakan seperti yang terdapat di matahari dan keadaanya tergantung pada temperatur masing-masing. Hampir semua bintang mempunuyai bentuk bulat seperti bola. Matahari juga mempunyai bentuk yang sama, sehingga dapat dikatakan bahwa matahari adalah sebuah bintang atau salah satu dari banyak bintang di langit. Matahari terlihat sebagai bintang paling besar karena matahari adalah bintang yang paling dekat dengan bumi. Bintang lain kelihatan lebih kecil karena letaknya sangat jauh dari bumi. Jarak rata-rata matahari dari bumi adalah 150.000.000 kilometer. Jarak rata-rata itu dikenal sebagai satu satuan astronomi atau biasa di tulis 1 s.a. Spektrum Matahari Bila spektrum matahari dilihat dengan lensa pembesar akan tampak garis-garis gelap yang jumlahnya banyak sekali. Garis-garis gelap terjadi karena di atas lapisan fotosfer matahari terdapat bermacam-macam unsur kimia yang
menyerap energi cahaya yang dipancarkannya. Satu garis gelap menunjukkan adanya satu macam unsur kimia. Berdasarkan spektrum cahaya yang dipancarkan matahari dan melalui penelitian, diketahui bahwa matahari terdiri dari, unsur kimia hidrogen, yaitu 76,4 %, helium sekitar 21,8 % dan sisanya sekitar 1.8 % terdiri dari oksigen, karbon, neon, besi, nitrogen, silikon, magnesium, sulfur, nikel, dan beberapa unsur mikro lainnya. Semua unsur itu berwujud gas karena suhu di matahari sangat panas. Suhu rata-rata permukaan matahari adalah 5.700 K dan warna cahaya matahari adalah hijau dan kuning. Proses Pembentukan Energi Matahari Matahari adalah sebuah bola gas yang berpijar. Hal itu berarti di matahari terjadi suatu “pembakaran”. Setelah para ilmuwan mengetahui bahan-bahan yang terdapat di matahari, maka diyakini bahwa bahan bakar itu adalah gas hidrogen yang terdapat di pusat matahari. Pembakaran itu disebut fusi atom, artinya penggabungan atom. Isi pusat matahari adalah inti-inti atom hidrogen yang disebut proton dan elektron-elektron yang bebas bergerak. Penggabungan inti-inti atom menjadi suatu inti atom baru disebut reaksi inti atau reaksi hidrogen. Pancaran energi matahari ke segala arah yang terjadi setiap detiknya berasal dari penyusunan hidrogen di pusatnya. Menurut hasil penelitian, energi matahari yang diterima bumi adalah 1,95 kalori/menit/cm2 yang disebut sebagai tetapan surya. Matahari adalah sumber energi bagi seluruh kehidupan di bumi. Energi matahari membantu pertumbuhan semua mahluk hidup, seperti dalam proses
fotosintesis, tumbuh-tumbuhan yang berklorofil menggunakan cahaya matahari untuk mengolah makanan hingga menghasilkan karbohidrat, dan sebagian dari tumbuhan ada yang dimakan oleh mahluk hidup lain. Berarti secara tidak langsung mahluk hidup lain juga mengguanakan energi matahari dari tumbuhan yang dimakannya. Susunan Lapisan Matahari Para astronom menduga matahari terbagi atas beberapa lapisan yang satu sama lainnya sangat berbeda. Bagian paling luar merupakan atmosfer atau angkasa matahari. Atmosfer terdiri atas dua bagian, yaitu lapisan luar disebut korona yang berarti mahkota, dan lapisan dalam disebut khromosfer yang berarti lapisan warna. Permukaan matahari terdapat di bawah atmosfernya. Permukaan matahari tampak bercahaya dan karena itu lapisan permukaan disebut fotosfer (artinya bercahaya). Pada fotosfer banyak dijumpai noda-noda atau bintik-bintik matahari. Bagian dalam matahari yang langsung di bawah fotosfer sampai kedalaman 150 kilometer dinamakan zona konveksi. Di dalam lapisan ini gas bergerak seperti air yang dipanasi di atas kompor. Gas yang lebih panas di bagian bawah akan bergerak naik dan setelah dingin akan turun kembali. Gas yang bergerak itu memindahkan panas dari bagian dalam ke bagian luar matahari. Di bawah zona konveksi terdapat zona radiasi. Lapisan ini disebut zona radiasi karena energi matahari dipindahkan dari pusat ke lapisan luar dengan pancaran atau radiasi. Hantaran energi dengan radiasi berbeda dari hantaran energi dengan konveksi.
Bagian matahari yang paling dalam, yang juga paling panas, dan paling padat adalah inti matahari. Jadi, secara umum matahari disusun oleh empat lapisan secara berurutan dimulai dari pusat matahari, keempat lapisan itu adalah Inti, Fotosfer, Kromosfer, dan Korona. e)
Bumi sebagai planet Bentuk dan Ukuran Bumi Pada zaman dahulu, manusia beranggapan bahwa bentuk bumi adalah
datar dan luasnya tak terhinggga. Namun pada abad ke-6 SM, seorang pemikir Yunani bernama Pythagoras beranggapan bahwa bentuk bumi menyerupai bola. Pada abad ke-4 SM, Aristoteles meyakini bahwa bentuk bumi itu bulat. Keyakinanya itu timbul setelah menagmati bayangan yang menutupi permukaan bulan pada waktu terjadi gerhana bulan. Bentuk bumi yang bulat menyebabkan benda-benda yang bergerak menjauhi seorang pengamat di permukaan bumi akan tampak seolah-olah tenggelam di balik ufuk. Bumi apabila dilihat dari angkasa luar akan tampak berwarna
kebiru-biruan,
sehingga
disebut
sebagai
planet
biru.
Warna
kebiru-biruan tersebut disebabkan oleh keadaan di bumi sendiri yaitu karena 70 % permukaan bumi berupa laut dan samudra. Selain itu, susunan dan ketebalan angkasanya juga menentukan ciri khas penampakannya. Pada saat ini telah diketahui bahwa garis tengah bumi adalah 12.714 km dari kutub ke kutub dan 12. 757 km di sepanjang garis khatulistiwa.
Massa Bumi Bumi memiliki gaya tarik terhadap setiap benda. Gaya tarik ini disebut gaya tarik gravitasi bumi atau gaya gravitasi bumi. gaya tarik gravitasi bumi pada suatu benda disebut sebagai berat benda. Gaya tarik gravitasi bumi mempunyai arah yang selalu menuju ke pusat bumi. menurut hukum Newton, gaya gravitasi bumi pada suatu benda berbanding lurus dengan massa bumi dan massa benda, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara pusat bumi dan benda tersebut. Massa bumi dapat dihitung berdasarkan satuan massa benda yang berada di permukaanya setelah diameternya diketahui. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa massa bumi adalah 5,997 x 1024 kg atau dibulatkan menjadi 6 x 10 24 kg. Gerak Rotasi Bumi Gerak bumi yang berputar mengitari porosnya sendiri disebut gerak rotasi bumi. waktu yang diperlukan bumi untuk berotasi satu kali mengitari porosnya adalah 1 hari atau 24 jam (tepatnya 23 jam, 56 menit 4,09 detik). Arah rotasi bumi adalah “arah timur” yaitu dari barat ke timur. Gerak rotasi bumi yang arahnya ke timur mengakibatkan pada siang hari matahari seolah-olah bergerak dari timur ke barat, demikian juga dengan bulan dan bintang di malam hari. Gerak benda-benda langit disebut gerak harian langit atau sering disebut gerak semu harian. Bintang dalam gerak hariannya akan kembali pada tempat yang sama di bola langit setelah menempuh waktu yang sama dengan periode rotasi bumi. Akibat rotasi bumi terhadap porosnya yaitu pergantian siang dan malam hari, gerak semu harian benda langit, pengembungan di khatulistiwa dan
pemepatan di kedua kutub bumi, dan perbedaan waktu untuk tempat-tempat yang berbeda derajat bujurnya. Revolusi Bumi Satu kali bumi beredar mengelilingi matahari (berevolusi) diperlukan waktu 365,25 hari atau 1 tahun. Kecepatan rata-rata bumi dalam berevolusi adalah 30 km/s, sedangkan kecepatan berotasi adalah 464 m/s. Revolusi bumi menyebabkan beberapa peristiwa yaitu pergantian musim di bumi sepanjang tahun; perbedaan lamanya waktu siang dan malam; terlihatnya rasi bintang yang berbeda setiap bulan, hal ini karena setiap bulan posisi bumi berbeda dengan bulan sebelumnya sehingga langit di atas kepala kita pun berbeda akibatnya bintang-bintang yang tampak jadi berbeda. Kumpulan bintang dengan pola-pola tertentu disebut rasi bintang; dan adanya gerak semu tahunan matahari. Empat musim di bumi terjadi di daerah-daerah pada belahan bumi utara dan belahan bumi selatan, sedangkan di daerah khatulistiwa tidak ada pergantian musim. Kalender Surya dan Pergantian Musim Satu tahun bumi ditentukan berdasar kala revolusi bumi, yaitu 365,25 hari. Tahun yang terhitung sesuai kala revolusi bumi disebut Tahun Masehi atau tahun matahari dan disebut juga Tahun Syamsiah. Satu tahun surya terbagi atas 12 bulan sebagai satuan waktu. Satuan waktu lain dikenal dari terjadinya rotasi bumi adalah hari. Satuan waktu lainnya adalah minggu yang terdiri dari 7 hari. Jadi, satu tahun tersusun atas hari, minggu, dan bulan disebut kalender.
Tahun kabisat pertama kali ditetapkan oleh Julius Caesar pada tahun 47 SM. Menurut Julius Caesar, tahun kabisat adalah tahun yang angkanya habis dibagi empat dan usia pertambahan satu hari ditambahkan pada bulan Februari. Akibatnya sekali dalam empat tahun akan muncul tanggal 29 Februari. Paus Gregorius XIII menyempurnakan sistem penaggalan Julius Caesar, dan menyimpulkan bahwa Tahun Kabisat adalah tahun yang angkanya habis dibagi empat dan tahun abad yang angkanya habis dibagi 400. f)
Bulan sebagai satelit bumi Dari hasil foto-foto pesawat antariksa, bentuk raut muka bulan ternyata
tidak rata dan mulus seperti yang dilihat dari bumi. bentuk raut muka bulan terdiri dari pegunungan, kawah, lembah, dan laut. Bulan tidak memiliki atmosfer (udara), sehingga tidak ada kehidupan di bulan; suhu di bulan dapat berubah-ubah; suhu bagian permukaan bulan yang terkena matahari dapat mencapai 110 C, sedangkan pada bagian yang tidak terkena cahaya matahari dapat mencapai –137 C; bunyi tidak dapat merambat di bulan, karena di bulan tidak ada zat perantara (medium) perambatan bunyi yaitu udara; di bulan tidak ada siklus air; langit di bulan tampak hitam kelam. Peredaran dan rotasi bulan Dalam peredarannya bulan melakukan tiga gerakan sekaligus, yaitu gerakan mengelilingi porosnya sendiri disebut rotasi bulan; gerakan mengelilingi bumi disebut revolusi; bersama bumi mengelilingi matahari, waktu yang dibutuhkan bulan untuk mengelilingi porosnya sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk
mengelilingi bumi. Dengan demikian, periode rotasi bulan sama dengan periode revolusinya. Menurut para ahli perbintangan periode peredaran bulan dibagi dua, yaitu periode bulan sideris, yaitu waktu yang dibutuhkan bulan untuk sampai kembali ke tempat semula. Hal itu berarti bulan telah mengelilingi bumi satu kali, yaitu 27,3 hari; periode bulan sinodis, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk munculnya bulan purnama yang satu dengan bulan purnama berikutnya, yaitu 29,5 hari. Satu bulan sinodis disebut juga satu bulan komariyah. Fase bulan adalah bentuk bulan yang selalu berubah jika dilihat dari bumi. fase-fase bulan terjadi akibat revolusi bulan mengelilingi bumi menyebabkan sudut antara matahari, bumi, dan bulan selalu berubah. Bulan tidak memantulkan cahaya sendiri. Wajah bulan yang tampak terang adalah bagian permukaan bulan yang menghadap ke matahari dan memantulkan cahaya matahari. Jadi, di bulan juga ada bagian siang dan bagian malam. Batas antara bagian itu tampak dari bumi, tetapi karena letak bulan selalu berubah, maka batas itu juga berubah dari waktu ke waktu. Hal inilah yang menyebabkan adanya bulan sabit, bulan separo, bulan besar, bulan purnama, dan bulan mati. Kalender Hijriyah Kalender hijriyah adalah kalender bulan komariyah karena perhitungan umur bulan dan tahun pada kalender ini berdasarkan pada peredaran bulan. Satu bulan komariyah dihitung setelah terjadi fase bulan mati sampai fase bulan mati berikutnya yang lamanya rata-rata 29,5 hari. Oleh karena itu, ada bulan yang
berumur 29 hari dan ada pula yang berumur 30 hari. Bulan mati terjadi pada saat bulan berada di arah matahari dan disebut saat konjungsi. Gerhana Dalam peredarannya suatu ketika bulan, bumi, dan matahari akan berada pada satu garis lurus. Pada saat seperti itu terjadi gerhana. Gerhana Matahari Gerhana matahari terjadi pada waktu bulan berada di antara bumi dan matahari, yaitu pada waktu bulan mati, dan bayang-bayang bulan yang berbentuk kerucut menutupi permukaan bumi. Bayang-bayang bulan ada dua bagian, yaitu umbra dan penumbra. Umbra adalah bagian yang gelap dan berbentuk kerucut yang puncaknya menuju ke bumi. Penumbra adalah bagian yang agak terang dan bentuknya makin jauh dari bulan semakin lebar. Daerah yang berada dalam liputan umbra akan mengalami gerhana matahari total, sedangkan yang berada dalam liputan penumbra mengalami gerhana matahari sebagian. Pada gerhana matahari total akan tampak cahaya korona matahari yang bentuknya seperti mahkota dan semburan gas dari permukaan matahari yang berwarna lebih merah. Gerhana Bulan Gerhana bulan terjadi pada waktu bumi berada di antara bulan dan matahari, yaitu pada waktu bulan purnama dan bayang-bayang bumi menutup permukan bulan.
Gerhana bulan dapat terlihat jelas kalau bulan tertutup oleh bayang-bayang umbra. Dalam peredaran mengelilingi bumi, ada kalanya bulan bergerak ke tengah-tengah daerah bayang-bayang umbra, sehingga bisa lebih dari dua jam berada dalam kegelapan. Dalam keadaan demikian terjadilah gerhana bulan total. Ada
kalanya
bulan
hanya
lewat
dibagian
tepi
bayang-bayang
umbra, sehingga permukaannya yang menjadi gelap hanya sebagian saja. Pada saat seperti ini yang terlihat adalah gerhana bulan sebagian. Pasang Surut Bumi kita tidak bebas dari pengaruh gaya gravitasi benda-benda langit. Besarnya gaya gravitasi ditentukan oleh jarak dan massa benda langit. Gaya gravitasi bulan terhadap bumi adalah yang paling besar karena jaraknya paling dekat bila dibandingkan dengan benda-benda langit lainnya. Bagian bumi yang mendapat gaya tarik paling kuat adalah bagian permukaan yang menghadap ke bulan. Dengan demikian, permukaan bumi yang membelakangi bulan akan mendapat gaya tarik paling lemah. Air laut sangat dipengaruhi oleh bulan. Pada saat permukaan bumi berhadapan dengan bulan, air laut menjadi naik atau tinggi. Ini berarti di tempat itu terjadi pasang. Pada saat itu pasang juga terjadi pada permukaaan bumi yang membelakangi bulan. Sebaliknya, pada tempat-tempat di antara kedua belahan itu, air laut akan surut karena sebagian berpindah ke daerah yang sedang pasang. Inilah yang menyebabkan terjadinya pasang surut air laut di bumi.
Pasang purnama dan pasang perbani Pada waktu bulan mati atau bulan purnama, gaya tarik matahari berada dalam satu garis dengan gaya tarik bulan, sehingga penggabungan kedua gaya tarik ini menimbulkan pasang besar yang disebut pasang purnama. Kedua gaya itu akan saling melemah ketika berlangsung bulan separo. Pada waktu itu gaya tarik matahari tegak lurus terhadap gaya tarik bulan, sehingga gaya tarik bulan tertahan dan kenaikan air laut pada daerah pasang menjadi kecil. Pasang air laut pada saat bulan separo disebut pasang perbani Manfaat pasang surut bagi kehidupan manusia yaitu sebagai tempat pembuatan garam, membantu kapal laut untuk berlabuh dan berlayar, dan sebagai pembangkit listrik tenaga pasang surut. g)
Satelit Buatan Beberapa tujuan yang ingin dicapai dalam penerbangan ke angkasa
luar, adalah peluncuran peluru kendali ke titik sasaran tertentu di bumi, peluncuran satelit buatan untuk mengorbit bumi, misi ruang angkasa ke bulan, dan misi ruang angkasa ke planet lain. Satelit buatan adalah pesawat antariksa tak berawak buatan manusia yang diluncurkan pada suatu ketinggian tertentu untuk mengorbit mengitari sebuah planet, dan mengemban misi tertentu.
